풍동실험 및 CFD 해석을 통한 풍력타워 형상별 풍하중 특성 연구
Study on Wind Loads for the Various Cross-sectional Shapes of a Wind Turbine Tower through a Wind Tunnel Test and a CFD Simulation
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초록
풍력발전 타워는 높은 세장비를 갖는 형상으로 인해 바람에 의해 발생하는 횡하중에 취약한 구조를 가지고 있기 때문에 바 람은 풍력발전 타워를 설계하는데 있어서 중요한 설계요소 중 하나라고 할 수 있다. 본 논문에서는 타워 운송 편의성 향상을 위해 설 계된 8각 및 6각 단면형상을 가지는 조립식 강관 타워 및 일반 원형 강관 타워의 일정 높이 이상에서부터 4개의 작은 기둥으로 분리되 는 형상을 가지는 멀티기둥 강관 타워에 대한 2차원 단면모형 풍동실험과 3차원 모형 풍동실험을 수행하여 각 형상별 풍력계수를 산 정하여 그 특성을 비교하였다. 또한 풍동실험 축소모형에 대한 CFD 해석을 수행하여 산정된 풍력계수값의 신뢰성을 확인하였으며, 마 지막으로 실제스케일 풍력타워에 대한 CFD 해석을 수행하여 각 형상별 특성을 분석하였다.
Abstract
ble to lateral loads generated by wind. In this study, steel modular towers and a multi-column tower were subjected to a wind tunnel test and a CFD (Computational Fluid Dynamic) simulation; the steel modular towers have a hexagonal and an octagonal cross-section for easy transportation in the phase of construction, and, for mitigating wind load for a wind turbine tower, the steel multi-column tower consists of four columns, which have smaller cross-sectional area relative to main column’s, above certain height of a main column having a conventional circular cross-section. Their wind force coefficients, dimensionless quantities representing the resistance of an object in air, were obtained through a wind tunnel test and a CFD simulation. Their results were compared each other to verify the reliability of calculated wind force coefficients.
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